哈勃的造父变星测距

想象你知道某种路灯永远以完全相同的真实亮度发光。那么无论在哪里看到它，只凭它看上去多暗，你就能判断它有多远。造父变星就是大自然版本的这种“标准灯”，而在 1920 年代中期，哈勃（Edwin Hubble）正是用它们首次测出了到另一个星系的距离。

造父变星是一颗会膨胀收缩的巨星，亮度以稳定的节奏一明一暗，而勒维特（Henrietta Leavitt）发现这种节奏的周期与恒星的真实光度直接相关：闪得慢的造父变星，真的比闪得快的更亮。因此只要测出造父变星的脉动周期，就知道它的真实亮度；再与它看上去多暗相比，光的平方反比定律就给出了距离。哈勃在仙女座星云（M31）等天体中找到了造父变星，测得距离为数十万秒差距——远在银河系边缘之外。（他早期的定标有误，所以数值偏小了约两倍，但结论依然成立。）

这些测量结束了沙普利—柯蒂斯之争，证明星系是散布在浩瀚宇宙中、巨大而独立的系统。造父变星成了宇宙距离阶梯的关键一级，能够到达几何视差所不能及之处。同样的方法经哈勃空间望远镜改进后，后来帮助确定了宇宙的膨胀速率，至今仍是“哈勃张力”争论中一方的基准。